gst/audiofx/audiocheblimit.c

   1 /*
   2  * GStreamer
   3  * Copyright (C) 2007 Sebastian Dröge <slomo@circular-chaos.org>
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Library General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the
  17  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  18  * Boston, MA 02111-1307, USA.
  19  */
  20
  21 /*
  22  * Chebyshev type 1 filter design based on
  23  * "The Scientist and Engineer's Guide to DSP", Chapter 20.
  24  * http://www.dspguide.com/
  25  *
  26  * For type 2 and Chebyshev filters in general read
  27  * http://en.wikipedia.org/wiki/Chebyshev_filter
  28  *
  29  */
  30
  31 /**
  32  * SECTION:element-audiocheblimit
  33  * @short_description: Chebyshev low pass and high pass filter
  34  *
  35  * <refsect2>
  36  * <para>
  37  * Attenuates all frequencies above the cutoff frequency (low-pass) or all frequencies below the
  38  * cutoff frequency (high-pass). The number of poles and the ripple parameter control the rolloff.
  39  * </para>
  40  * <para>
  41  * This element has the advantage over the windowed sinc lowpass and highpass filter that it is
  42  * much faster and produces almost as good results. It's only disadvantages are the highly
  43  * non-linear phase and the slower rolloff compared to a windowed sinc filter with a large kernel.
  44  * </para>
  45  * <para>
  46  * For type 1 the ripple parameter specifies how much ripple in dB is allowed in the passband, i.e.
  47  * some frequencies in the passband will be amplified by that value. A higher ripple value will allow
  48  * a faster rolloff.
  49  * </para>
  50  * <para>
  51  * For type 2 the ripple parameter specifies the stopband attenuation. In the stopband the gain will
  52  * be at most this value. A lower ripple value will allow a faster rolloff.
  53  * </para>
  54  * <para>
  55  * As a special case, a Chebyshev type 1 filter with no ripple is a Butterworth filter.
  56  * </para>
  57  * <para><note>
  58  * Be warned that a too large number of poles can produce noise. The most poles are possible with
  59  * a cutoff frequency at a quarter of the sampling rate.
  60  * </note></para>
  61  * <title>Example launch line</title>
  62  * <para>
  63  * <programlisting>
  64  * gst-launch audiotestsrc freq=1500 ! audioconvert ! audiocheblimit mode=low-pass cutoff=1000 poles=4 ! audioconvert ! alsasink
  65  * gst-launch filesrc location="melo1.ogg" ! oggdemux ! vorbisdec ! audioconvert ! audiocheblimit mode=high-pass cutoff=400 ripple=0.2 ! audioconvert ! alsasink
  66  * gst-launch audiotestsrc wave=white-noise ! audioconvert ! audiocheblimit mode=low-pass cutoff=800 type=2 ! audioconvert ! alsasink
  67  * </programlisting>
  68  * </para>
  69  * </refsect2>
  70  */
  71
  72 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  73 #include "config.h"
  74 #endif
  75
  76 #include <gst/gst.h>
  77 #include <gst/base/gstbasetransform.h>
  78 #include <gst/audio/audio.h>
  79 #include <gst/audio/gstaudiofilter.h>
  80 #include <gst/controller/gstcontroller.h>
  81
  82 #include <math.h>
  83
  84 #include "audiocheblimit.h"
  85
  86 #define GST_CAT_DEFAULT gst_audio_cheb_limit_debug
  87 GST_DEBUG_CATEGORY_STATIC (GST_CAT_DEFAULT);
  88
  89 static const GstElementDetails element_details =
  90 GST_ELEMENT_DETAILS ("AudioChebLimit",
  91     "Filter/Effect/Audio",
  92     "Chebyshev low pass and high pass filter",
  93     "Sebastian Dröge <slomo@circular-chaos.org>");
  94
  95 /* Filter signals and args */
  96 enum
  97 {
  98   /* FILL ME */
  99   LAST_SIGNAL
 100 };
 101
 102 enum
 103 {
 104   PROP_0,
 105   PROP_MODE,
 106   PROP_TYPE,
 107   PROP_CUTOFF,
 108   PROP_RIPPLE,
 109   PROP_POLES
 110 };
 111
 112 #define ALLOWED_CAPS \
 113     "audio/x-raw-float,"                                              \
 114     " width = (int) { 32, 64 }, "                                     \
 115     " endianness = (int) BYTE_ORDER,"                                 \
 116     " rate = (int) [ 1, MAX ],"                                       \
 117     " channels = (int) [ 1, MAX ]"
 118
 119 #define DEBUG_INIT(bla) \
 120   GST_DEBUG_CATEGORY_INIT (gst_audio_cheb_limit_debug, "audiocheblimit", 0, "audiocheblimit element");
 121
 122 GST_BOILERPLATE_FULL (GstAudioChebLimit,
 123     gst_audio_cheb_limit, GstAudioFilter, GST_TYPE_AUDIO_FILTER, DEBUG_INIT);
 124
 125 static void gst_audio_cheb_limit_set_property (GObject * object,
 126     guint prop_id, const GValue * value, GParamSpec * pspec);
 127 static void gst_audio_cheb_limit_get_property (GObject * object,
 128     guint prop_id, GValue * value, GParamSpec * pspec);
 129
 130 static gboolean gst_audio_cheb_limit_setup (GstAudioFilter * filter,
 131     GstRingBufferSpec * format);
 132 static GstFlowReturn
 133 gst_audio_cheb_limit_transform_ip (GstBaseTransform * base, GstBuffer * buf);
 134 static gboolean gst_audio_cheb_limit_start (GstBaseTransform * base);
 135
 136 static void process_64 (GstAudioChebLimit * filter,
 137     gdouble * data, guint num_samples);
 138 static void process_32 (GstAudioChebLimit * filter,
 139     gfloat * data, guint num_samples);
 140
 141 enum
 142 {
 143   MODE_LOW_PASS = 0,
 144   MODE_HIGH_PASS
 145 };
 146
 147 #define GST_TYPE_AUDIO_CHEBYSHEV_FREQ_LIMIT_MODE (gst_audio_cheb_limit_mode_get_type ())
 148 static GType
 149 gst_audio_cheb_limit_mode_get_type (void)
 150 {
 151   static GType gtype = 0;
 152
 153   if (gtype == 0) {
 154     static const GEnumValue values[] = {
 155       {MODE_LOW_PASS, "Low pass (default)",
 156           "low-pass"},
 157       {MODE_HIGH_PASS, "High pass",
 158           "high-pass"},
 159       {0, NULL, NULL}
 160     };
 161
 162     gtype = g_enum_register_static ("GstAudioChebLimitMode", values);
 163   }
 164   return gtype;
 165 }
 166
 167 /* GObject vmethod implementations */
 168
 169 static void
 170 gst_audio_cheb_limit_base_init (gpointer klass)
 171 {
 172   GstElementClass *element_class = GST_ELEMENT_CLASS (klass);
 173   GstCaps *caps;
 174
 175   gst_element_class_set_details (element_class, &element_details);
 176
 177   caps = gst_caps_from_string (ALLOWED_CAPS);
 178   gst_audio_filter_class_add_pad_templates (GST_AUDIO_FILTER_CLASS (klass),
 179       caps);
 180   gst_caps_unref (caps);
 181 }
 182
 183 static void
 184 gst_audio_cheb_limit_dispose (GObject * object)
 185 {
 186   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (object);
 187
 188   if (filter->a) {
 189     g_free (filter->a);
 190     filter->a = NULL;
 191   }
 192
 193   if (filter->b) {
 194     g_free (filter->b);
 195     filter->b = NULL;
 196   }
 197
 198   if (filter->channels) {
 199     GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx;
 200     gint i, channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels;
 201
 202     for (i = 0; i < channels; i++) {
 203       ctx = &filter->channels[i];
 204       g_free (ctx->x);
 205       g_free (ctx->y);
 206     }
 207
 208     g_free (filter->channels);
 209     filter->channels = NULL;
 210   }
 211
 212   G_OBJECT_CLASS (parent_class)->dispose (object);
 213 }
 214
 215 static void
 216 gst_audio_cheb_limit_class_init (GstAudioChebLimitClass * klass)
 217 {
 218   GObjectClass *gobject_class;
 219   GstBaseTransformClass *trans_class;
 220   GstAudioFilterClass *filter_class;
 221
 222   gobject_class = (GObjectClass *) klass;
 223   trans_class = (GstBaseTransformClass *) klass;
 224   filter_class = (GstAudioFilterClass *) klass;
 225
 226   gobject_class->set_property = gst_audio_cheb_limit_set_property;
 227   gobject_class->get_property = gst_audio_cheb_limit_get_property;
 228   gobject_class->dispose = gst_audio_cheb_limit_dispose;
 229
 230   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_MODE,
 231       g_param_spec_enum ("mode", "Mode",
 232           "Low pass or high pass mode",
 233           GST_TYPE_AUDIO_CHEBYSHEV_FREQ_LIMIT_MODE, MODE_LOW_PASS,
 234           G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 235   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_TYPE,
 236       g_param_spec_int ("type", "Type", "Type of the chebychev filter", 1, 2, 1,
 237           G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 238
 239   /* FIXME: Don't use the complete possible range but restrict the upper boundary
 240    * so automatically generated UIs can use a slider without */
 241   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_CUTOFF,
 242       g_param_spec_float ("cutoff", "Cutoff", "Cut off frequency (Hz)", 0.0,
 243           100000.0, 0.0, G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 244   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_RIPPLE,
 245       g_param_spec_float ("ripple", "Ripple", "Amount of ripple (dB)", 0.0,
 246           200.0, 0.25, G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 247
 248   /* FIXME: What to do about this upper boundary? With a cutoff frequency of
 249    * rate/4 32 poles are completely possible, with a cutoff frequency very low
 250    * or very high 16 poles already produces only noise */
 251   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_POLES,
 252       g_param_spec_int ("poles", "Poles",
 253           "Number of poles to use, will be rounded up to the next even number",
 254           2, 32, 4, G_PARAM_READWRITE | GST_PARAM_CONTROLLABLE));
 255
 256   filter_class->setup = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_cheb_limit_setup);
 257   trans_class->transform_ip =
 258       GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_cheb_limit_transform_ip);
 259   trans_class->start = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_audio_cheb_limit_start);
 260 }
 261
 262 static void
 263 gst_audio_cheb_limit_init (GstAudioChebLimit * filter,
 264     GstAudioChebLimitClass * klass)
 265 {
 266   filter->cutoff = 0.0;
 267   filter->mode = MODE_LOW_PASS;
 268   filter->type = 1;
 269   filter->poles = 4;
 270   filter->ripple = 0.25;
 271   gst_base_transform_set_in_place (GST_BASE_TRANSFORM (filter), TRUE);
 272
 273   filter->have_coeffs = FALSE;
 274   filter->num_a = 0;
 275   filter->num_b = 0;
 276   filter->channels = NULL;
 277 }
 278
 279 static void
 280 generate_biquad_coefficients (GstAudioChebLimit * filter,
 281     gint p, gdouble * a0, gdouble * a1, gdouble * a2,
 282     gdouble * b1, gdouble * b2)
 283 {
 284   gint np = filter->poles;
 285   gdouble ripple = filter->ripple;
 286
 287   /* pole location in s-plane */
 288   gdouble rp, ip;
 289
 290   /* zero location in s-plane */
 291   gdouble rz = 0.0, iz = 0.0;
 292
 293   /* transfer function coefficients for the z-plane */
 294   gdouble x0, x1, x2, y1, y2;
 295   gint type = filter->type;
 296
 297   /* Calculate pole location for lowpass at frequency 1 */
 298   {
 299     gdouble angle = (M_PI / 2.0) * (2.0 * p - 1) / np;
 300
 301     rp = -sin (angle);
 302     ip = cos (angle);
 303   }
 304
 305   /* If we allow ripple, move the pole from the unit
 306    * circle to an ellipse and keep cutoff at frequency 1 */
 307   if (ripple > 0 && type == 1) {
 308     gdouble es, vx;
 309
 310     es = sqrt (pow (10.0, ripple / 10.0) - 1.0);
 311
 312     vx = (1.0 / np) * asinh (1.0 / es);
 313     rp = rp * sinh (vx);
 314     ip = ip * cosh (vx);
 315   } else if (type == 2) {
 316     gdouble es, vx;
 317
 318     es = sqrt (pow (10.0, ripple / 10.0) - 1.0);
 319     vx = (1.0 / np) * asinh (es);
 320     rp = rp * sinh (vx);
 321     ip = ip * cosh (vx);
 322   }
 323
 324   /* Calculate inverse of the pole location to convert from
 325    * type I to type II */
 326   if (type == 2) {
 327     gdouble mag2 = rp * rp + ip * ip;
 328
 329     rp /= mag2;
 330     ip /= mag2;
 331   }
 332
 333   /* Calculate zero location for frequency 1 on the
 334    * unit circle for type 2 */
 335   if (type == 2) {
 336     gdouble angle = M_PI / (np * 2.0) + ((p - 1) * M_PI) / (np);
 337     gdouble mag2;
 338
 339     rz = 0.0;
 340     iz = cos (angle);
 341     mag2 = rz * rz + iz * iz;
 342     rz /= mag2;
 343     iz /= mag2;
 344   }
 345
 346   /* Convert from s-domain to z-domain by
 347    * using the bilinear Z-transform, i.e.
 348    * substitute s by (2/t)*((z-1)/(z+1))
 349    * with t = 2 * tan(0.5).
 350    */
 351   if (type == 1) {
 352     gdouble t, m, d;
 353
 354     t = 2.0 * tan (0.5);
 355     m = rp * rp + ip * ip;
 356     d = 4.0 - 4.0 * rp * t + m * t * t;
 357
 358     x0 = (t * t) / d;
 359     x1 = 2.0 * x0;
 360     x2 = x0;
 361     y1 = (8.0 - 2.0 * m * t * t) / d;
 362     y2 = (-4.0 - 4.0 * rp * t - m * t * t) / d;
 363   } else {
 364     gdouble t, m, d;
 365
 366     t = 2.0 * tan (0.5);
 367     m = rp * rp + ip * ip;
 368     d = 4.0 - 4.0 * rp * t + m * t * t;
 369
 370     x0 = (t * t * iz * iz + 4.0) / d;
 371     x1 = (-8.0 + 2.0 * iz * iz * t * t) / d;
 372     x2 = x0;
 373     y1 = (8.0 - 2.0 * m * t * t) / d;
 374     y2 = (-4.0 - 4.0 * rp * t - m * t * t) / d;
 375   }
 376
 377   /* Convert from lowpass at frequency 1 to either lowpass
 378    * or highpass.
 379    *
 380    * For lowpass substitute z^(-1) with:
 381    *  -1
 382    * z   - k
 383    * ------------
 384    *          -1
 385    * 1 - k * z
 386    *
 387    * k = sin((1-w)/2) / sin((1+w)/2)
 388    *
 389    * For highpass substitute z^(-1) with:
 390    *
 391    *   -1
 392    * -z   - k
 393    * ------------
 394    *          -1
 395    * 1 + k * z
 396    *
 397    * k = -cos((1+w)/2) / cos((1-w)/2)
 398    *
 399    */
 400   {
 401     gdouble k, d;
 402     gdouble omega =
 403         2.0 * M_PI * (filter->cutoff / GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate);
 404
 405     if (filter->mode == MODE_LOW_PASS)
 406       k = sin ((1.0 - omega) / 2.0) / sin ((1.0 + omega) / 2.0);
 407     else
 408       k = -cos ((omega + 1.0) / 2.0) / cos ((omega - 1.0) / 2.0);
 409
 410     d = 1.0 + y1 * k - y2 * k * k;
 411     *a0 = (x0 + k * (-x1 + k * x2)) / d;
 412     *a1 = (x1 + k * k * x1 - 2.0 * k * (x0 + x2)) / d;
 413     *a2 = (x0 * k * k - x1 * k + x2) / d;
 414     *b1 = (2.0 * k + y1 + y1 * k * k - 2.0 * y2 * k) / d;
 415     *b2 = (-k * k - y1 * k + y2) / d;
 416
 417     if (filter->mode == MODE_HIGH_PASS) {
 418       *a1 = -*a1;
 419       *b1 = -*b1;
 420     }
 421   }
 422 }
 423
 424 /* Evaluate the transfer function that corresponds to the IIR
 425  * coefficients at zr + zi*I and return the magnitude */
 426 static gdouble
 427 calculate_gain (gdouble * a, gdouble * b, gint num_a, gint num_b, gdouble zr,
 428     gdouble zi)
 429 {
 430   gdouble sum_ar, sum_ai;
 431   gdouble sum_br, sum_bi;
 432   gdouble gain_r, gain_i;
 433
 434   gdouble sum_r_old;
 435   gdouble sum_i_old;
 436
 437   gint i;
 438
 439   sum_ar = 0.0;
 440   sum_ai = 0.0;
 441   for (i = num_a; i >= 0; i--) {
 442     sum_r_old = sum_ar;
 443     sum_i_old = sum_ai;
 444
 445     sum_ar = (sum_r_old * zr - sum_i_old * zi) + a[i];
 446     sum_ai = (sum_r_old * zi + sum_i_old * zr) + 0.0;
 447   }
 448
 449   sum_br = 0.0;
 450   sum_bi = 0.0;
 451   for (i = num_b; i >= 0; i--) {
 452     sum_r_old = sum_br;
 453     sum_i_old = sum_bi;
 454
 455     sum_br = (sum_r_old * zr - sum_i_old * zi) - b[i];
 456     sum_bi = (sum_r_old * zi + sum_i_old * zr) - 0.0;
 457   }
 458   sum_br += 1.0;
 459   sum_bi += 0.0;
 460
 461   gain_r =
 462       (sum_ar * sum_br + sum_ai * sum_bi) / (sum_br * sum_br + sum_bi * sum_bi);
 463   gain_i =
 464       (sum_ai * sum_br - sum_ar * sum_bi) / (sum_br * sum_br + sum_bi * sum_bi);
 465
 466   return (sqrt (gain_r * gain_r + gain_i * gain_i));
 467 }
 468
 469 static void
 470 generate_coefficients (GstAudioChebLimit * filter)
 471 {
 472   gint channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels;
 473
 474   if (filter->a) {
 475     g_free (filter->a);
 476     filter->a = NULL;
 477   }
 478
 479   if (filter->b) {
 480     g_free (filter->b);
 481     filter->b = NULL;
 482   }
 483
 484   if (filter->channels) {
 485     GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx;
 486     gint i;
 487
 488     for (i = 0; i < channels; i++) {
 489       ctx = &filter->channels[i];
 490       g_free (ctx->x);
 491       g_free (ctx->y);
 492     }
 493
 494     g_free (filter->channels);
 495     filter->channels = NULL;
 496   }
 497
 498   if (GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate == 0) {
 499     filter->num_a = 1;
 500     filter->a = g_new0 (gdouble, 1);
 501     filter->a[0] = 1.0;
 502     filter->num_b = 0;
 503     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 504     GST_LOG_OBJECT (filter, "rate was not set yet");
 505     return;
 506   }
 507
 508   filter->have_coeffs = TRUE;
 509
 510   if (filter->cutoff >= GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate / 2.0) {
 511     filter->num_a = 1;
 512     filter->a = g_new0 (gdouble, 1);
 513     filter->a[0] = (filter->mode == MODE_LOW_PASS) ? 1.0 : 0.0;
 514     filter->num_b = 0;
 515     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 516     GST_LOG_OBJECT (filter, "cutoff was higher than nyquist frequency");
 517     return;
 518   } else if (filter->cutoff <= 0.0) {
 519     filter->num_a = 1;
 520     filter->a = g_new0 (gdouble, 1);
 521     filter->a[0] = (filter->mode == MODE_LOW_PASS) ? 0.0 : 1.0;
 522     filter->num_b = 0;
 523     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 524     GST_LOG_OBJECT (filter, "cutoff is lower than zero");
 525     return;
 526   }
 527
 528   /* Calculate coefficients for the chebyshev filter */
 529   {
 530     gint np = filter->poles;
 531     gdouble *a, *b;
 532     gint i, p;
 533
 534     filter->num_a = np + 1;
 535     filter->a = a = g_new0 (gdouble, np + 3);
 536     filter->num_b = np + 1;
 537     filter->b = b = g_new0 (gdouble, np + 3);
 538
 539     filter->channels = g_new0 (GstAudioChebLimitChannelCtx, channels);
 540     for (i = 0; i < channels; i++) {
 541       GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx = &filter->channels[i];
 542
 543       ctx->x = g_new0 (gdouble, np + 1);
 544       ctx->y = g_new0 (gdouble, np + 1);
 545     }
 546
 547     /* Calculate transfer function coefficients */
 548     a[2] = 1.0;
 549     b[2] = 1.0;
 550
 551     for (p = 1; p <= np / 2; p++) {
 552       gdouble a0, a1, a2, b1, b2;
 553       gdouble *ta = g_new0 (gdouble, np + 3);
 554       gdouble *tb = g_new0 (gdouble, np + 3);
 555
 556       generate_biquad_coefficients (filter, p, &a0, &a1, &a2, &b1, &b2);
 557
 558       memcpy (ta, a, sizeof (gdouble) * (np + 3));
 559       memcpy (tb, b, sizeof (gdouble) * (np + 3));
 560
 561       /* add the new coefficients for the new two poles
 562        * to the cascade by multiplication of the transfer
 563        * functions */
 564       for (i = 2; i < np + 3; i++) {
 565         a[i] = a0 * ta[i] + a1 * ta[i - 1] + a2 * ta[i - 2];
 566         b[i] = tb[i] - b1 * tb[i - 1] - b2 * tb[i - 2];
 567       }
 568       g_free (ta);
 569       g_free (tb);
 570     }
 571
 572     /* Move coefficients to the beginning of the array
 573      * and multiply the b coefficients with -1 to move from
 574      * the transfer function's coefficients to the difference
 575      * equation's coefficients */
 576     b[2] = 0.0;
 577     for (i = 0; i <= np; i++) {
 578       a[i] = a[i + 2];
 579       b[i] = -b[i + 2];
 580     }
 581
 582     /* Normalize to unity gain at frequency 0 for lowpass
 583      * and frequency 0.5 for highpass */
 584     {
 585       gdouble gain;
 586
 587       if (filter->mode == MODE_LOW_PASS)
 588         gain = calculate_gain (a, b, np, np, 1.0, 0.0);
 589       else
 590         gain = calculate_gain (a, b, np, np, -1.0, 0.0);
 591
 592       for (i = 0; i <= np; i++) {
 593         a[i] /= gain;
 594       }
 595     }
 596
 597     GST_LOG_OBJECT (filter,
 598         "Generated IIR coefficients for the Chebyshev filter");
 599     GST_LOG_OBJECT (filter,
 600         "mode: %s, type: %d, poles: %d, cutoff: %.2f Hz, ripple: %.2f dB",
 601         (filter->mode == MODE_LOW_PASS) ? "low-pass" : "high-pass",
 602         filter->type, filter->poles, filter->cutoff, filter->ripple);
 603     GST_LOG_OBJECT (filter, "%.2f dB gain @ 0 Hz",
 604         20.0 * log10 (calculate_gain (a, b, np, np, 1.0, 0.0)));
 605     {
 606       gdouble wc =
 607           2.0 * M_PI * (filter->cutoff /
 608           GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate);
 609       gdouble zr = cos (wc), zi = sin (wc);
 610
 611       GST_LOG_OBJECT (filter, "%.2f dB gain @ %d Hz",
 612           20.0 * log10 (calculate_gain (a, b, np, np, zr, zi)),
 613           (int) filter->cutoff);
 614     }
 615     GST_LOG_OBJECT (filter, "%.2f dB gain @ %d Hz",
 616         20.0 * log10 (calculate_gain (a, b, np, np, -1.0, 0.0)),
 617         GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.rate / 2);
 618   }
 619 }
 620
 621 static void
 622 gst_audio_cheb_limit_set_property (GObject * object, guint prop_id,
 623     const GValue * value, GParamSpec * pspec)
 624 {
 625   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (object);
 626
 627   switch (prop_id) {
 628     case PROP_MODE:
 629       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 630       filter->mode = g_value_get_enum (value);
 631       generate_coefficients (filter);
 632       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 633       break;
 634     case PROP_TYPE:
 635       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 636       filter->type = g_value_get_int (value);
 637       generate_coefficients (filter);
 638       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 639       break;
 640     case PROP_CUTOFF:
 641       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 642       filter->cutoff = g_value_get_float (value);
 643       generate_coefficients (filter);
 644       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 645       break;
 646     case PROP_RIPPLE:
 647       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 648       filter->ripple = g_value_get_float (value);
 649       generate_coefficients (filter);
 650       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 651       break;
 652     case PROP_POLES:
 653       GST_BASE_TRANSFORM_LOCK (filter);
 654       filter->poles = GST_ROUND_UP_2 (g_value_get_int (value));
 655       generate_coefficients (filter);
 656       GST_BASE_TRANSFORM_UNLOCK (filter);
 657       break;
 658     default:
 659       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 660       break;
 661   }
 662 }
 663
 664 static void
 665 gst_audio_cheb_limit_get_property (GObject * object, guint prop_id,
 666     GValue * value, GParamSpec * pspec)
 667 {
 668   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (object);
 669
 670   switch (prop_id) {
 671     case PROP_MODE:
 672       g_value_set_enum (value, filter->mode);
 673       break;
 674     case PROP_TYPE:
 675       g_value_set_int (value, filter->type);
 676       break;
 677     case PROP_CUTOFF:
 678       g_value_set_float (value, filter->cutoff);
 679       break;
 680     case PROP_RIPPLE:
 681       g_value_set_float (value, filter->ripple);
 682       break;
 683     case PROP_POLES:
 684       g_value_set_int (value, filter->poles);
 685       break;
 686     default:
 687       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 688       break;
 689   }
 690 }
 691
 692 /* GstAudioFilter vmethod implementations */
 693
 694 static gboolean
 695 gst_audio_cheb_limit_setup (GstAudioFilter * base, GstRingBufferSpec * format)
 696 {
 697   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (base);
 698   gboolean ret = TRUE;
 699
 700   if (format->width == 32)
 701     filter->process = (GstAudioChebLimitProcessFunc)
 702         process_32;
 703   else if (format->width == 64)
 704     filter->process = (GstAudioChebLimitProcessFunc)
 705         process_64;
 706   else
 707     ret = FALSE;
 708
 709   filter->have_coeffs = FALSE;
 710
 711   return ret;
 712 }
 713
 714 static inline gdouble
 715 process (GstAudioChebLimit * filter,
 716     GstAudioChebLimitChannelCtx * ctx, gdouble x0)
 717 {
 718   gdouble val = filter->a[0] * x0;
 719   gint i, j;
 720
 721   for (i = 1, j = ctx->x_pos; i < filter->num_a; i++) {
 722     val += filter->a[i] * ctx->x[j];
 723     j--;
 724     if (j < 0)
 725       j = filter->num_a - 1;
 726   }
 727
 728   for (i = 1, j = ctx->y_pos; i < filter->num_b; i++) {
 729     val += filter->b[i] * ctx->y[j];
 730     j--;
 731     if (j < 0)
 732       j = filter->num_b - 1;
 733   }
 734
 735   if (ctx->x) {
 736     ctx->x_pos++;
 737     if (ctx->x_pos > filter->num_a - 1)
 738       ctx->x_pos = 0;
 739     ctx->x[ctx->x_pos] = x0;
 740   }
 741
 742   if (ctx->y) {
 743     ctx->y_pos++;
 744     if (ctx->y_pos > filter->num_b - 1)
 745       ctx->y_pos = 0;
 746
 747     ctx->y[ctx->y_pos] = val;
 748   }
 749
 750   return val;
 751 }
 752
 753 #define DEFINE_PROCESS_FUNC(width,ctype) \
 754 static void \
 755 process_##width (GstAudioChebLimit * filter, \
 756     g##ctype * data, guint num_samples) \
 757 { \
 758   gint i, j, channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels; \
 759   gdouble val; \
 760   \
 761   for (i = 0; i < num_samples / channels; i++) { \
 762     for (j = 0; j < channels; j++) { \
 763       val = process (filter, &filter->channels[j], *data); \
 764       *data++ = val; \
 765     } \
 766   } \
 767 }
 768
 769 DEFINE_PROCESS_FUNC (32, float);
 770 DEFINE_PROCESS_FUNC (64, double);
 771
 772 #undef DEFINE_PROCESS_FUNC
 773
 774 /* GstBaseTransform vmethod implementations */
 775 static GstFlowReturn
 776 gst_audio_cheb_limit_transform_ip (GstBaseTransform * base, GstBuffer * buf)
 777 {
 778   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (base);
 779   guint num_samples =
 780       GST_BUFFER_SIZE (buf) / (GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.width / 8);
 781
 782   if (GST_CLOCK_TIME_IS_VALID (GST_BUFFER_TIMESTAMP (buf)))
 783     gst_object_sync_values (G_OBJECT (filter), GST_BUFFER_TIMESTAMP (buf));
 784
 785   if (gst_base_transform_is_passthrough (base))
 786     return GST_FLOW_OK;
 787
 788   if (!filter->have_coeffs)
 789     generate_coefficients (filter);
 790
 791   filter->process (filter, GST_BUFFER_DATA (buf), num_samples);
 792
 793   return GST_FLOW_OK;
 794 }
 795
 796
 797 static gboolean
 798 gst_audio_cheb_limit_start (GstBaseTransform * base)
 799 {
 800   GstAudioChebLimit *filter = GST_AUDIO_CHEB_LIMIT (base);
 801   gint channels = GST_AUDIO_FILTER (filter)->format.channels;
 802   GstAudioChebLimitChannelCtx *ctx;
 803   gint i;
 804
 805   /* Reset the history of input and output values if
 806    * already existing */
 807   if (channels && filter->channels) {
 808     for (i = 0; i < channels; i++) {
 809       ctx = &filter->channels[i];
 810       if (ctx->x)
 811         memset (ctx->x, 0, (filter->poles + 1) * sizeof (gdouble));
 812       if (ctx->y)
 813         memset (ctx->y, 0, (filter->poles + 1) * sizeof (gdouble));
 814     }
 815   }
 816   return TRUE;
 817 }